Почему рыбы не могут дышать воздухом?

Содержание статьи

Рыбы не могут дышать воздухом

На нашей планете существование практически всех живых организмов неотъемлемо связано с кислородом. Он нужен для метаболизма. Исключением являются анаэробные существа: бактерии, водоросли и грибы, но число их видов несоизмеримо мало.

Если для растений кислород нужен для фотосинтеза, то у животных газ участвует практически во всех обменных процессах. Да и человек для этих же целей дышит воздухом, который как раз и насыщен кислородом. Через нос или рот кислород попадает в легкие, а потом с кровью разносится по всему организму к каждой его клетке. Обратно возвращается уже газовая смесь, насыщенная углекислым газом.

Рыбы дышат похожим образом, но кислород из воздуха им добывать трудно, поэтому он черпается чаще всего из воды. Она хорошо насыщена кислородом в морях и океанах, а вот в пресноводных водоемах концентрация газа снижена. А такое обеднение может происходить по целому ряду причин:

• сильное повышение температуры воды;
• покрытие водной поверхности толстым льдом;
• гниение подо льдом растений;
• повышенная концентрация живых организмов;
• последствия деятельности человека.

В любом случае даже со снижением уровня кислорода в воде рыбы вынуждены к этому приспосабливаться, в противном случае они рискуют своей жизнью. Природа решила эту проблему просто – рыбы впадают в подобие спячки, снижая свою активность и замедляя метаболизм. Из-за этого падает и потребность в кислороде, а находиться в таком состоянии подводные жители могут долгое время.

Для чего у рыб жабры?

Все знают, что жабры являются главным органом дыхания рыб. И у этого правила исключений уже нет. А вот строение парных органов может весьма отличаться. У костистых рыб жабры гребенчатые, у хрящевых – пластинчатые, а у круглоротых – мешковидные. У лучше всего известных нам обитателей водоемов, костистых рыб, жабры устроены наиболее сложно. Зато это позволяет усваивать из воды до трети растворенного в ней кислорода. Даже легкие живущих на суше млекопитающих на подобное не способны, применительно к воздуху, конечно же. Поверхность жабр в 10-60 больше, чем вся площадь тела рыбы.

Как устроены жабры костистых рыб?

Жабры находятся у рыб с левого и правого бока прямо за ротовой полостью.

Орган дыхания костистых рыб состоит из:

• Жаберных дуг. Образования в форме дуги с множеством капилляров. Обычно у рыб 10 дуг, по пять с каждой стороны. При этом пара является рудиментом.
• Лепестков. Они находятся на внешней стороне каждой жаберной дуги в два ряда. Каждый лепесток обладает еще и множеством маленьких вторичных лепестков. Они-то и отвечают в основном за обмен газами и водно-солевым обменом. Цвет лепестков розовый, что определяется огромным числом кровеносных сосудов.
• Тычинок. Органы внутренней части дуги, своеобразный фильтр, защищающий основной аппарат дыхания от попадания внутрь мелких частичек. У разных видов рыб тычинки отличаются формой и количеством. А у хищников, таких, как щука, окунь или налим, роль тычинок исполняют бугорки. Если же рыба питается растениями и планктоном, то ее тычинки длинные, частые и многочисленные.
• Разветвленная сеть сосудов. Начало сети дает аорта, которая разветвляется на тончайшие капилляры. Их диаметр сопоставим с эритроцитами. В ходе дыхания по сосудикам в жабры попадает кровь, насыщенная углекислым газом и продуктами распада кислорода. По капиллярам же насыщенная кислородом кровь уходит, отправляя ее дальше в организм.
• Жаберных крышек. Твердые костистые образования выполняют защитную функцию. Это своеобразные клапаны, которые регулируют силу напора вода во время дыхания. Устройство крышек интересно еще и тем, что они покрыты бороздками и выступами. Это позволяет определить возраст рыбы, принцип схож с годичными кольцами на дереве.

У костистых рыб рот напрямую соединен с жабрами. При вдохе рыба открывает рот, заглатывая воду в максимально раздутые жабры, у которых крышки в этот момент закрыты. Через капилляры лепесточки выводят продукты обработки кислорода во внешнюю среду, а сама кровь параллельно с этим обогащается кислородом. При выдохе рот уже закрывается, а вот крышки раскрываются. Жабры при этом сжимаются, выталкивая продукты распада наружу. Постоянное открытие и закрытие рта рыбы напоминает дыхание человека.

Как дышат хрящевые рыбы?

К хрящевым рыбам относятся всем известные акулы и скаты. И вот их жаберный аппарат уже совсем другой. У акул это ряд пластинок, куда через отверстия-щели поступает вода. Жаберных крышек в принципе нет, так что активно прогонять воду через свои жабры, прогоняя туда воду, хрящевые рыбы не могут.

Жабры ската

Дыхание можно назвать пассивным, его обеспечивает движение. Оно загоняет в открытые жабры воду, богатую в морях и океанах кислородом. Так что этим рыбам, чтобы не задохнуться, приходится двигаться непрерывно, даже во время сна. Помогают дыханию и специальные брызгальца. Они находятся позади глаз и подают на жабры свежую воду.

Особенность дыхания акул переняли и их вечные спутники – рыбки прилипалы, паразитирующие на теле хищников. Аналогично дышат и тунцы, скумбрия, хотя у них и имеются жаберные крышки.

Жабры китовой акулы

Как дышат круглоротые рыбы?

Строго говоря, круглоротые, не совсем и рыбы – для биологов это отдельный класс. Что это за существа? Самые известные для нас представители – минога и миксины. Примитивные позвоночные очень древние, а живут они в основном за счет паразитирования на других существах. Челюстей у круглоротых нет, правда, рот все равно усеян зубами. Они и помогают прогрызать кожу жертв.

Минога

Дыхательный аппарат этих существ состоит из специальных отверстий. Их у миноги семь. Такое строение помогает дышать даже в тяжелых условиях, какого-то кислородного голодания минога не испытывает, даже присосавшись к жертве или закопавшись в грунт.

Минога

Вспомогательные органы дыхания рыб

Помимо основных органов дыхания у рыб есть еще и вспомогательные. На их наличие и сложность влияет среда обитания. Чем сложнее она, тем помощников больше, но и требуется от них тоже больше.

Уже известно, что многие рыбы помогают вентиляции своих жабр плавниками. Их функция в процессе дыхания, конечно же, вспомогательная, но из-за этого не менее важная. Благодаря движению плавников вода течет быстрее и омывает жабры, это помогает обитателям небольших водоемов с застойной водой.

Но работают жабры исключительно в воде, из воздуха кислород они добывать не способны. На открытом воздухе этот орган пересыхает, а его части слипаются, что и приводит к гибели водного обитателя. И чем более герметичные крышки жабер, тем дольше рыба сможет прожить без воды. Это и объясняет, почему такие рыбы, как сельдь или форель гибнут без воды сразу, а сазан, карп или карась могут лежать на мокрой земле часами без особого для себя вреда.

Использование кожи в дыхательном процессе

Наша кожа имеет поры, через которые она «дышит». Конечно, этот процесс протекает иначе, чем с легкими. Но похожим образом работает кожа и у рыб. У некоторых рыб кожное дыхание может обеспечивать до 60% всего газообмена. Чаще всего такой способ получения кислорода не настолько эффективен, но для оцепеневшей на воздухе рыбы много кислорода и не требуется. Правда, стоит понимать, что у рыб дышать может только влажная кожа.

Например, давно уже придумали, как в столицу издалека привозить свежую осетрину. И это без использования технологий заморозки. Крупную рыбу везли в брезенте, а мелкую – в корзинах с влажным мхом. Порой осетровым вкладывали в рот еще и тампоны, пропитанные крепким алкоголем. Это вводило рыб в настоящий дурман, из-за чего они не замечали путешествия в несколько дней.

Как на дыхание влияет плавательный пузырь?

Плавательный орган рыб – многофункциональный орган. Он отвечает и за равновесие, и за усиление звуков, а также это самый настоящий спасательный круг, с помощью которого рыба без особых для себя усилий держится на нужном уровне. И если практически все обитатели водоема научились заполнять свой пузырь воздухом и при необходимости стравливать его оттуда, то некоторые особо одаренные существа могут даже дышать плавательным пузырем! Атмосферный воздух отправляется не только в жабры, но и в плавательный пузырь, а мы слышим, как рыбы словно бы «чавкают». Отличаются этим, например, караси и сазаны. Однако полноценное участие в дыхании плавательный пузырь принимает у двоякодышащих.

Ученые считают такой функционал неслучайным – первичная функция у плавательного пузыря была именно дыхательная. Только потом уже у появившихся костистых рыб, этот орган стал определять гидростатику существа.

Участие в дыхании рыб кишечника

Это может показаться странным, но есть рыбы, способные получать из воздуха кислород с помощью своего пищеварительного тракта. Например, таким талантом владеют сомики рода Corydoras. Да и у известного вьюна кишечник помогает в дыхании. Если условия среды благоприятные, то эта рыба использует для дыхания жабры, а вот при нехватке кислорода задействуется и вспомогательные возможности. Вьюн заглатывает воздух, затем он проходит через желудок и кишечник, где очень много кровеносных капилляров, а потом выходит наружу через анальное отверстие. Пусть это и неприятно даже представить, зато такой способ помогает безопасно дышать, даже находясь глубоко в иле в ожидании дождей или паводка.

Лабиринтовый орган дыхания у аквариумных рыбок

Об этом интересном органе дыхания рыб вообще мало кто знает. Лабиринтовый аппарат – парный орган, расположен над жабрами, по строению напоминает носовую полость человека (состоит из множества тонких костных пластинок, покрытых слизистой оболочкой с большим количеством кровеносных сосудов). При вдохе атмосферный воздух попадает в камеры лабиринта, испещренные сосудами, и обогащает кровь кислородом. В результате вдоха воздух попадает в камеры лабиринта, тоже насыщенные капиллярами, где и происходит обогащение крови кислородом.

Орган этот практически не встречается у обитателей наших водоемов, разве что змееголов способен на такое. А вот обитатели аквариума часто пользуются лабиринтом для дыхания. Причина такого поведения в том, что родом эти рыбки чаще всего из тропиков, где изначально в воде мало кислорода, и засухи еще и встречаются часто.

Наблюдая за гурами, нетрудно заметить, как эти рыбки время от времени поднимаются к поверхности воды, чтобы подышать. Если же им не позволить сделать это, то они просто задохнутся. Так что в данном случае дыхание происходит за счет совместной работы жабер и лабиринта, одна другую не заменяет.

Как дышат двоякодышащие рыбы?

Двоякодышащие рыбы интересны тем, что одинаково успешно усваивают кислород как из воздуха, так из воды. Такая уникальная способность очень помогает выживанию. Неслучайно двоякодышащие являются одними из древнейших обитателей воды. Их даже вообще считали вымершими, пока не обнаружили в удивительном месте! 150 лет назад двоякодышащие нашлись в засушливых землях Австралии и Африки. И там древним существам было весьма комфортно.

Оказывается, у этих рыб есть не только жабры, но и некий орган, похожий своим функционалом на легкие человека. Он эволюционировал из плавательного пузыря, обзаведясь в процессе сетью капилляров и структурой из ячеек. По мнению ученых двоякодышащие рыбы вышли на сушу даже раньше животных.

Например, африканский протоптер спокойно переживает высыхание водоема, зарываясь в ил. Тот засыхает, образуя своеобразный кокон вокруг тела. Существо впадает в спячку, а дышит через отверстие в иле. И в таком состоянии рыба может находиться несколько лет.

А когда вода вернется, она растворит кокон. Африканский протоптер проснется и вернется к прежнему образу жизни. Австралийский эндемик рогозуб переживает засуху в ямах-бочагах, дышит он при этом обычным воздухом, ведь кислорода в оставшихся лужах остается немного.